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医用画像と電磁界解析の融合による脳刺激支援技術の開発

Publicly Offered Research

Project AreaMultidisciplinary computational anatomy and its application to highly intelligent diagnosis and therapy
Project/Area Number 15H01117
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionNagoya Institute of Technology

Principal Investigator

平田 晃正  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00335374)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2015: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords生体電磁界解析 / 医療支援システム / 脳刺激 / 臨床応用 / 生物・生体工学 / 医療・福祉 / 電気機器工学 / 脳磁気刺激
Outline of Annual Research Achievements

コイルを用いた脳への非侵襲脳刺激の施術では、刺激装置であるコイルを頭部表面と並行になるよう配置し、かつ脳溝などの形状を考慮し、その角度も選択する。頭部と刺激装置の典型的な位置関係を基準とし、脳内で誘導される電流を解析する必要がある。従来の施術では、この基準位置決め作業にすら時間が取られるため、また、脳科学を目的とした例が多く、基準の刺激位置以外の報告例がほとんどなかった。従って、脳外科手術における術前検査など、実測を見据えた刺激支援システムを開発する必要がある。
本研究では、新学術の枠組みで提供された、ランダムな位置角度で複数回(3-10回程度)の刺激を実施した場合の運動誘発電位(MEP)データを提供をいただき、刺激されたであろう部位特定の高精度化を実現した。具体的には、脳の標的部位をおおよそ1cm2で推定することが可能となった。また、解析結果を、脳表上のプロットすることによる可視化技術を開発した。さらに、頭部に対して任意相対位置に刺激装置を置く状況を可視化できるシステムを開発、医師など非専門家でも高速に最適化が可視化されるシステムを開発した。脳外科手術時の刺激位置、閾値との比較を行うことにより、有効性を検証することに成功した。
本システムについて、平成27年度に引き続き、多様なコイルを用いることによる特性改善の可能性を検討した。その結果、最も有効であるのは、コイルの半径が小さい場合であることが示唆された。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2017 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results) Funded Workshop (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Aalto University(Finland)

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Aalto University(フィンランド)

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Journal Article] Evaluation method for in-situ electric field in standardized human brain for different transcranial magnetic stimulation coils2017

    • Author(s)
      M. Iwahashi, J. Gomez-Tames, I. Laakso, A. Hirata
    • Journal Title

      Physics in Medicine and Biology

      Volume: 62 Issue: 6 Pages: 2224-2238

    • DOI

      10.1088/1361-6560/aa5b70

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Analysis of electrophysiological techniques for brain mapping using a multiscale model based on medical images2017

    • Author(s)
      J. Gomez-Tames, S. Aonuma, T. Kutsuna, A. Hirata
    • Organizer
      The International Forum on Medical Imaging in Asia
    • Place of Presentation
      Tenbusu Naha
    • Year and Date
      2017-01-19
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 電極の相違による脳直接電気刺激の局在性比較2017

    • Author(s)
      沓名崇晴, ゴメスタメス ホセ, 平田晃正, 田村 学, 村垣善浩
    • Organizer
      電子情報通信学会エレクトロニクスシミュレーション研究会
    • Place of Presentation
      伊勢市観光文化会館
    • Year and Date
      2017-01-18
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 標準脳を用いたTMSコイルの差異による脳内誘導電界のばらつき評価2016

    • Author(s)
      岩橋真宏, ゴメスタメス ホセ, ラークソ イルッカ, 平田晃正
    • Organizer
      電子情報通信学会電磁界理論研究会
    • Place of Presentation
      白浜古賀の井リゾート&スパ
    • Year and Date
      2016-11-17
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Fast and Accurate Multiscale Computational Modeling For Personalized Neurostimulation2016

    • Author(s)
      J. Gomez-Tames, A. Hirata
    • Organizer
      電子情報通信学会ソサイエテイ大会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2016-09-20
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Evaluation Method for In-situ Electric Field of Different TMS Coils in Human Brain2016

    • Author(s)
      A. Hirata, M. Iwahashi, I. Laakso
    • Organizer
      URSI International Symposium on Electromagnetic Theory
    • Place of Presentation
      Espoo, Finland
    • Year and Date
      2016-08-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] TMSによる運動野の高分解能位置推定2016

    • Author(s)
      青沼新大, ゴメスタメス ホセ, ラークソ イルッカ, 平田晃正, 高倉朋和, 田村学, 村垣善浩
    • Organizer
      電子情報通信学会エレクトロニクスシミュレーション研究会
    • Place of Presentation
      網走 オホーツク・文化交流センター
    • Year and Date
      2016-07-21
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Individualized neurostimulation models for translational neuroscience2016

    • Author(s)
      J. Gomez-Tames, A. Hirata
    • Organizer
      Latsis Symposium ETH Zurich
    • Place of Presentation
      Zurich
    • Year and Date
      2016-06-27
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Localization of induced electric field in the brain by TMS coil2016

    • Author(s)
      S. Aonuma, J. Gomez-Tames, I. Laakso, A. Hirata, T. Takakura, M. Tamura, Y. Muragaki
    • Organizer
      ICNIRP International NIR Workshop
    • Place of Presentation
      Cape Town
    • Year and Date
      2016-05-09
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] TMSコイルによる脳内誘導電界局在性の被験者間ばらつき2016

    • Author(s)
      135.岩橋真宏,Illka Laakso,平田晃正
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Place of Presentation
      九州大学
    • Year and Date
      2016-03-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] MSコイルを用いたリアル人体頭部脳内誘導電界の局在化評価2015

    • Author(s)
      146.岩橋真宏,杉山侑紀也,ラークソ イルッカ,平田晃正
    • Organizer
      電子情報通信学会エレクトロニクスシミュレーション研究会
    • Place of Presentation
      石垣島
    • Year and Date
      2015-09-03
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] TMSコイルによる脳内誘導電界の局在性評価2015

    • Author(s)
      岩橋真宏,杉山侑紀也,ラークソ イルッカ,平田晃正
    • Organizer
      電子情報通信学会マイクロ波研究会
    • Place of Presentation
      川崎市産業振興財団
    • Year and Date
      2015-06-25
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Funded Workshop] IEEE ICES Workshop on Current Status of Low Frequency Dosimetry2015

    • Place of Presentation
      Monterey, USA
    • Year and Date
      2015-06-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-04-16   Modified: 2018-03-28  

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